ESP8266とブレイクアウトボードで中学生ぶりに半田付けに挑戦


こんにちは。広報のようなところを担当しているあくやんです。
もともとWeb制作畑の人間なもので、ハードウェアないろいろについて周りのエンジニアさんから日々教えてもらいまくっています。

 
皆さん、半田付けを最後にしたのはいつですか?
もしかしたらこのTech Blogを読んでくださっている皆々様は日常的に半田付けされている方ばかりかもしれません。
ですがそう、メカ的な某かに関わりのない生活をおくってきた都内近辺在住OLは記憶にある限り最後に半田ごてを持ったのは中学校の技術の授業です。何年前だったかとかは今はおいておきましょう。

 
でも縁あってCerevoというメカ的でIoT的な会社で仕事しているわけで、そしてCerevoが入居しているハードウェアスタートアップを応援するシェアスペースDMM.make AKIBAには半田ごてが当たり前のように置いてあるわけで、これでいて半田をスルーして生活するなんてできません。
よーしちょっと半田ってみようかなーと思ったときに、ちょうど都合よいものがありました。

昨年11月に「スマホで操作するIoTミニ四駆」というワークショップを開催することになり、その開催前テストということで初心者代表であるわたしがエンジニア陣の先生にご教授いただきながら実践してみることになりました。

そもそもミニ四駆自体を人生のなかで一度もつくったことがなかったのに、まさかこんなところで作ることになるとはおどろきです。スマホで操作するミニ四駆の作り方については、電気エンジニア押切さんが書いている記事をぜひご覧ください。

ESP8266モジュール単体でミニ四駆をワイヤレス化!(技適済みWi-Fiモジュール「ESP8266」で始めるIoT入門)
https://tech-blog.cerevo.com/archives/1022/

スマホで自由自在に操作できる「IoTミニ四駆」の仕組みを解説(技適済みWi-Fiモジュール「ESP8266」で始めるIoT入門)
https://tech-blog.cerevo.com/archives/1115/

 
さて、このテスト授業をふまえて実際のワークショップのなかで省略させていただいた箇所がありました。それはスマホとミニ四駆をWi-Fiでつなぐための要中の要、無線LANモジュールESP8266とブレイクアウトボードの半田付けです。
実際にこの2つを半田付けしたものにプログラムを書き込む必要があったため、時間がかかって混乱してしまうから省略したという点もあったのですが、テストで実施した結果、個人的に「これが1番半田付けむずかしいできないよくわからない」となったため、時間と難易度を考慮させていただき省略を申し出ました(一応ワークショップ内では希望者はESP8266の半田付けも可能でした)。

 
そしてこの小難しいESP8266の半田付けの仕方、実はもう以前に先生の書いた記事にのっているんですが、初心者には「え、そことそこの間の作業なにをどうやってやるの!?」がわからないので私がわからなかったところをメインに書いていってみたいとおもいます。

まずは半田付けに必要な道具を準備する

一家に一台ありそうでなさそうな半田ごて。DMM.make AKIBAには20台以上、色々なタイプの半田ごてがそろっています。半田ごては12F・フリースペースであるBASEフロアでもできますが、今回はせっかくなので10FにあるSRUDIOフロアにあるCircuitルームで半田付けしてみたいとおもいます。

Circuitルームには半田付けに必要な色々な道具がそろっています。
半田ごてに始まり、半田クリーナーをしめらす水、フラックス、はんだ吸取線、マスキングテープ、ペンチ、ピンセット、半田台、吸煙器。
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半田クリーナーというのは半田ごて台の下に設置されているスポンジのことで、ここを水で湿らせておく必要があります。半田がこてにくっついちゃって半田付けしにくくなったときにここでさきっぽの方を拭き取ります。

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そして忘れちゃ行けない半田付けの主役はESP8266セット。

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ESP8266とブレイクアウトボードのセットは、Cerevoオンラインストアから1000円以内で購入できます。メインはESP8266なんですが、このブレイクアウトボードというのが色々なものにつなげるために重要な役割をしているそうです。とりあえず細かいことはぬきに半田でくっつけてみましょう。

ESP8266とブレイクアウトボードを半田付けする下準備

今回つかう半田は鉛フリーのものです。鉛入りのもののが半田付けしやすいようなのですが、あんまり鉛が身体によろしくはないので鉛フリータイプを使いましょう。

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そしてやっぱり半田付けをするときにでる煙もあんまり身体によくないので、吸わないように吸煙器の電源をON。

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半田ごての電源もいれて、こての温度が上がるのを待ちます。

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その間にESP8266とブレイクアウトボードを台に固定して半田付けしやすいようにセッティングします。
まず先にブレイクアウトボードをマスキングテープをつかって固定します。その時に、間違ったところに半田がついてショートしてしまわないように両側の◎の列の部分を隠すように台に貼付けます。

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台に貼付けたブレイクアウトボードにフラックスと呼ばれる薬品を半田付けする箇所に塗っていきます。
これを塗ることで半田が基板にのりやすく、また他のくっついてはいけない半田同士がくっつきにくくなって半田しやすくなるそうです。

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塗り終わったら、真ん中の四角い枠に沿ってESP8266をのっけます。
のっけたら動かないように気をつけながらマスキングテープで固定します。

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ここまでできたら半田付けの準備完了です!
ESP8266の説明図を元にさっそく半田っていきます。

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いよいよ半田付け実践!

さーて半田るぞー!と思ったものの、そういえば半田の正しい付け方を知りません。
中学生の頃の半田付けの記憶といえば「どれだけまるくきれいに半田付けできるか」だったので、それでいいのかと先生に聞いたところ「だめ、ありえない」と怒られました。

正しくつけられた半田はきれいな山なりになるそうで、丸かったり尖っていたりするのはだめだそうです。きちんと半田がとけていなくてくっつくべきところにくっついていなかったり、他のところにくっついてショートしてしまうのだとか。
先生に図解してもらったのがこちら。一番左の形が真横からみたときに正しい半田のあり方です。

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半田をうまくつけるコツは半田をのせる場所をきちんとあたためること。そうすることで半田がするっととけて流れてくっつくのだとか。というわけでまずは先生にお手本を見せてもらいました。

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ESP8266に半田付けをしていく順番もだいじで、まずは四方の隅に近い解説図の説明欄が白い行からくっつけていきます。行に色がついている部分は基板上の面積が大きく熱が伝わりにくいので、あとからくっつけた方がよいのだとか。
細かすぎてわかりにくいのでアップで動画も撮ってみました。

ほうほう、細かいぞ……。と、とりあえずやってみよう……。

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できたものを先生にチェックしてもらうと……「盛り過ぎ」「ここくっついてないじゃん」「だめ」とダメだしのオンパレードで泣きそうですが、めげずに両側を半田します。

 
なんやかんやと両側の半田を終えたら次に10kΩ抵抗パーツをくっつけます。
ここでつかうパーツは、1度なくしたら2度と見つけられないくらいに小さいパーツです。

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パッと見これをみてもわたしには紙のロールにしかみえませんが、ここからピンセットをつかっておそるおそるパーツを1つ取り出します。
取り出したパーツはブレイクアウトボードの右下、●が半分に割れている箇所に1個ずつくっつけます。
くっつけ方は、まず片方に半田を流しておいておきそこにピンセットで抵抗パーツを固定して、流しておいた半田をとかしてくっつけて、固定させてからもう片方をくっつけます。

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ちょっと言葉だけではよくわからないと思うので先生がくっつけている様子の動画をご覧ください。

これがもう、細かいしピンセットで固定するの大変だし、とかしにくいしもう、よくわからない。誰だこんな小さいパーツつくったの。
四苦八苦してこれもまたがんばって半田して、先生にチェックしてもらいます。

 
半田は最終的に外側から見ただけでは本当に問題なくくっついているのかがわからないので、きちんと接続しているか確かめるため、テスターで抵抗値を計ります。
半円のところに赤と黒の棒の先端をくっつけて正しい数値が出るかどうかをみます。この時、だいたい計測数値に前後があるようなのでピッタリ使ったパーツの数値と同じでなくても近い数値であればOKなようです。

 
この後に、ESP8266の両端にオスピンヘッダとスイッチを半田付けするのですが、抵抗に比べれば(あくまでも比べれば)ラクラクすすめられます。
そして最終的に使えるようになるところまでで先生方の厳しくもたまにちらっと見えるやさしいご鞭撻のおかげで、わたしもスマホで動かすミニ四駆をつくることができました!

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さて、そんなESP8266を使ったミニ四駆ワークショップが今度は2月14日に3331 アーツ千代田で開催される「ワンダードライビング・フェスティバル」内の企画の1つとして実施されることになりました。
1月30日の13時より、ミニ四駆ワークショップの参加受付が開始されましたがすでに満員御礼となっております。ありがとうございます!イベントではこのワークショップ以外にも様々な催し物が行われるようなので、ぜひ遊びにきてみてください。

【DMM.make AKIBA x Cerevo】出張!スマホで自由自在に操作できるIoTミニ四駆を作ろう!in WONDER DRIVING FESTIVAL
http://peatix.com/event/145743/

 
 
ワークショップに参加した&参加する予定の皆さんはもちろん、参加しないけど興味のある皆さんも試しにESP8266の半田付けに挑戦してみるのはいかがでしょうか。